与 pkcs11interop 一起使用的热门机制 CKM_ECDH1_DERIVE

Question

我买了一个 NitroKey HSM，想用 EC 推导出一个秘密。 以前的问题

为此，我想使用这些CKM_ECDH1_DERIVE机制。此 HSM 支持哪个，请参阅：

参考PKCS#11 规范，必须考虑：

1. 该机制CKM_ECDH1_DERIVE必须与功能一起使用Derive(页 188)
2. 该机制CKM_ECDH1_DERIVE需要CK_ECDH1_DERIVE_PARAMS带有以下参数的参数(页 222)：
   1. kdf：用于共享秘密值 (CKD) 的密钥派生函数
   2. sharedData : 双方共享的一些数据
   3. publicData : 对方的EC公钥值
3. 该函数DeriveKey需要以下参数：
   1. 机制 CKM.CKM_ECDH1_DERIVE
   2. 对象句柄私钥
   3. 对象属性 (页 338)
      1. CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
      2. CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET
      3. 但是“但是，由于这些事实都隐含在机制中，因此无需指定任何一个”，所以这些可以为空？

问题

因此，根据这些信息，我尝试实现一种方法。

但我收到此错误：

Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception：方法 C_DeriveKey 返回 CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE

在Session.DeriveKey。

说明CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE（第 64 页）：

如果提供的模板中的属性值，连同任何默认属性值和对象创建函数本身贡献给对象的任何属性值，都不足以完全指定要创建的对象，则尝试应该失败并显示错误代码CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE。

和这里（第 98 页）

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE：为创建对象指定的模板不完整，缺少一些必要的属性。有关更多信息，请参阅第 10.1 节。

但我使用了必要的属性：

1. CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
2. CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET

想法？

代码

private const string LibraryPath = @"C:\Windows\System32\opensc-pkcs11.dll";

public static byte[] Derive(string privateEc, string publicEc)
{
    Func<string, Session, CKO, ObjectHandle> getObjectHandle = (label, session, keyType) =>
    {
        var objectAttributes = new List<ObjectAttribute>
        {
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, keyType),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_LABEL, label),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, true)
        };

        return session.FindAllObjects(objectAttributes).First();
    };

    Func<ObjectHandle, Session, CKA, byte[]> getDataFromObject = (handle, session, type) =>
    {
        var attributes = new List<ulong> {(ulong) type};
        var requiredAttributes = session.GetAttributeValue(handle, attributes);
        return requiredAttributes[0].GetValueAsByteArray();
    };

    using (Pkcs11 pk = new Pkcs11(LibraryPath, false))
    {
        var slot = pk.GetSlotList(false).First();

        using (Session session = slot.OpenSession(false))
        {
            session.Login(CKU.CKU_USER, UserPin);

            var objectPrivate = getObjectHandle(privateEc, session, CKO.CKO_PRIVATE_KEY);
            var objectPublic = getObjectHandle(publicEc, session, CKO.CKO_PUBLIC_KEY);

            var publicKey = getDataFromObject(objectPublic, session, CKA.CKA_VALUE);

            byte[] data = session.GenerateRandom(32);
            var mechanism = new Mechanism(CKM.CKM_ECDH1_DERIVE, new CkEcdh1DeriveParams(1000, data, publicKey));

            var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
            {
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
            };

            var derivedKey = session.DeriveKey(mechanism, objectPrivate, deriveAttributes);

            var derivedSecret = getDataFromObject(derivedKey, session, CKA.CKA_VALUE);

            Console.Out.WriteLine(Convert.ToBase64String(derivedSecret));

            return derivedSecret;
        }
    }
}

另请参阅要点（相同代码）https://gist.github.com/dhcgn/4ea235cdb20155ec5ea9dc9bbf3c9887

更新

现在使用更新的 ObjectAttributes 列表（感谢答案），我得到了异常Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception : Method C_DeriveKey returned CKR_DATA_LEN_RANGE。

CKR_DATA_LEN_RANGE：加密操作的明文输入数据长度错误。根据操作的机制，这可能意味着明文数据太短、太长，或者不是某个特定块大小的倍数。此返回值的优先级高于 CKR_DATA_INVALID。

因为CKA.CKA_VALUE_LEN我尝试了不同的值但没有成功：

CKA_VALUE_LEN
-------------
24 (192)
40 (320)
48 (384)

我偶然发现了公钥，我不确定我是否以正确的方式提取了公钥。因为它的长度为664 Bit.

CKA.CKA_VALUE的CKO.CKO_PUBLIC_KEY（664 Bit）：

BFEEelKE3TrpE3e3f5nJATxEZrU0UeauhV/dFZXeXz5gqgZjuCtkJaUTainC/Mh357x3FyO7sGoPhzokD34oj5PJs0ItvATIKYtzvwaUkdZlDc0=

用pkcs15-tool( 864 Bit)提取

pkcs15-tool.exe --read-public-key 20
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MGowFAYHKoZIzj0CAQYJKyQDAwIIAQEJA1IABHpShN066RN3t3+ZyQE8RGa1NFHm
roVf3RWV3l8+YKoGY7grZCWlE2opwvzId+e8dxcju7BqD4c6JA9+KI+TybNCLbwE
yCmLc78GlJHWZQ3N
-----END PUBLIC KEY-----

• 为什么pkcs15-tool和之间的公钥不同CKO.CKO_PUBLIC_KEY？
• CkEcdh1DeriveParams期望哪种格式publicData？
• 我是否publicData以正确的方式提取？或者什么是正确的方法？
• 的值必须CKA.CKA_VALUE_LEN等于我的 EC ( 320 Bit)的长度吗？

Answer 1

这是对问题的一个非常好的和完整的描述。

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE 处理起来总是很痛苦，因为几乎每个库供应商都希望提供不同的属性集，而这个错误并没有显示缺少哪些确切的属性。

快速查看OpenSC 源代码后，我将尝试使用以下模板：

var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
{
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_SENSITIVE, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_EXTRACTABLE, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_ENCRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_DECRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_WRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_UNWRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_VALUE_LEN, ???)
};

但是我不确定CKA_VALUE_LEN属性的正确值是什么。